Millä erityisellä suolaliuoksen pitoisuuden ja vaipan pintalämpötilan yhdistelmällä 1,2 millimetrin ruostumattomasta teräksestä valmistettu 316-vaippa on vaihdettava kolmen kuukauden välein merijäähdytyslämmittimen huollossa?

Yksi haastavimmista korroosio-olosuhteista 316 ruostumattomasta teräksestä valmistettujen vaipan osalta on suolaliuoksella täytetyn lauhteen ja syklisen toiminnan yhdistelmä laivojen jäähdytysinsinööreille, jotka vastaavat sulatuslämmittimistä pakastehuoneissa, kylmäsäiliöissä ja kala- ja äyriäistiloissa. Laivojen jäähdytyssulatuslämmittimet toimivat ympäristössä, jossa suolaveden, suolaveden vuotojen ja kondenssiveden haihtumisen aiheuttamat kloriditasot voivat olla jopa 50 000–150 000 ppm, mikä on selvästi normaalia teollisuusstandardia korkeampi. Näiden lämmittimien yleinen seinämän paksuus on 1,2 mm tilanrajoitusten ja lämpövastevaatimusten vuoksi. Joillakin suolaliuoksen konsentraation ja vaipan pintalämpötilan parilla pisteen tunkeutuminen voi kuitenkin tapahtua jopa kolmessa kuukaudessa, mikä vaatii usein toistuvaa ja kallista vaihtoa. Tässä artikkelissa kuvataan tarkat rajat, joissa 1,2 mm:n paksuinen 316-vaippa ylittää kolmen kuukauden käyttöikärajan merijäähdytyslämmittimien huollossa.

316:n pistekorroosio korkean pitoisuuden suolaliuoksessa sulatuslämpötiloissa
Kuinka laivojen jäähdytyssulatuslämmittimet toimivat? Kun sulatuslämmittimet ovat päällä, ne sulattavat jäätä, joka kerääntyy höyrystimen kierukoille. Vaipan pinnan lämpötila nousee yleensä 150-250 asteeseen sulatusjaksojen aikana, kun suolavesiympäristössä kloriditasot ovat 30 000 ppm (merivesi) yli 150 000 ppm (haihdutettu väkevä suolavesi). Tällaisilla korkeilla kloridipitoisuuksilla kriittinen pistekorkeuslämpötila 316 °C laskee merkittävästi. Suolaisessa vedessä (30 000 ppm kloridia) kriittinen pistesyöpymislämpötila on ~25 astetta . 50 000 ppm on jopa 15 astetta. 100 000 ppm:n kohdalla kriittinen lämpötila laskee alle 0 asteen, joten pistesyöpymistä tapahtuu missä tahansa pakkasen yläpuolella olevassa lämpötilassa. Sulatuslämmittimellä vaipan pinnan lämpötila käytössä on 150–250 astetta, reilusti yli kriittisen pistelämpölämpötilan millä tahansa pitoisuudella. Pitting alkaa muutaman tunnin sisällä ensimmäisestä altistumisesta. Aloitettuaan kuopan leviämisnopeus lämpimässä, -kloridipitoisessa suolavedessä on melko nopea, keskimäärin 2–5 mm/kk 50 asteessa ja 5–10 mm/kk 80 asteessa. Tässä asetuksessa 1,2 mm:n vaippa tunkeutuu 1-3 viikon kuluttua kuopan aloittamisesta. Kolmen kuukauden käyttöikä saavutetaan vain, kun lämmitintä käytetään satunnaisesti pitkillä off-jaksoilla, mikä mahdollistaa suolaliuoksen kuivumisen ja lyhentää sen kestoa syövyttävissä olosuhteissa.

Kolmen kuukauden elinkaaren kriittisen suolaveden lämpötilan yhdistelmät
Merenkulun jäähdytysjärjestelmien kenttävikatiedot ja tiivistetyssä suolaliuoksessa olevien 1,2 mm 316 vaippanäytteiden nopeutetut laboratoriotestit paljastavat seuraavat suolaliuoksen pitoisuuden ja vaipan pintalämpötilan yhdistelmät, jotka johtavat kolmen kuukauden enimmäiskäyttöikään.

Suolaliuoksen kloridipitoisuus (ppm) Kriittinen pistelämpötila Tämä pitoisuus Vaipan pintalämpötila sulatuskuopan aikana Etenemisnopeus (mm/kk) Vaipan lämpötila Aika 1,2 mm:iin Tunkeutuminen aloituksen jälkeenKokonaiskäyttöikä (käynnistys-+ leviäminen) 30 000-40 000 (merivesi)40,000 - 60,000 10 - 20 aste 150 - 200 aste 4 - 7 mm/kk 0.2 - 0.3 kk 0.3 - 0.5 kk 60,000 - 80,000 5 - 10 aste 150 - 200 aste 5 - 8 mm/kk {{18}{101} {{2 kk {{10} 150 - 200 aste 6 - 10 mm/kk 0.12 - 0.2 kk 0.2 - 0.3 kk 20 - 25 aste 150 - 200 aste 3 - 5 mm/kk 0.3 - 0.4 kk 0.5 - 1 kk
Yli 100 000Alle 0 astetta 150 – 200 astetta 8 – 15 mm/kk 0,08 – 0,15 kuukautta 0,1 – 0,2 kuukautta
Teoreettiset rei'itysajat 1,2 mm 316 vaippalle meren keskimääräisillä jäähdytyssuolavesipitoisuuksilla (30 000–50 000 ppm) ovat luokkaa 2–4 ​​viikkoa. Kolmen-kuukauden käyttöikä on itse asiassa mahdollista vain, jos lämmitintä käytetään harvoin, esimerkiksi 4–6 sulatusjaksoa päivässä, joista jokainen kestää 10–20 minuuttia. Todellinen korroosioaika on vain 60-120 tuntia, mutta kokonaisaltistus korotetussa lämpötilassa on 1-2 tuntia päivässä, mikä antaa kalenterin käyttöiän 2-4 kuukautta. Kolmen kuukauden vaihtokriteeri täyttyy, kun korroosiolle altistumisen kokonaisaika on noin 100–200 tuntia.

Turvallinen käyttökirje Kolmen kuukauden käyttöikä
Alla olevassa taulukossa määritellään maksimi turvalliset kumulatiiviset sulatustunnit viikossa 1,2 mm:n 316 vaippalle merijäähdytyspalvelussa kolmen kuukauden vaihtovälin mahdollistamiseksi. Arvot ovat tyypillisiä suolavesipitoisuuksia eri meriympäristöissä.

Meriympäristö Tyypillinen suolaveden kloridipitoisuus (ppm) Suurin turvallinen sulatustuntia viikossa 3 kuukauden elinkaaren aikana Tyypilliset sulatusjaksot päivässä (15 minuuttia/jakso) Suositeltu vaihtoväli normaalikäyttöön
Hyvin valutetut kelat, Open Ocean 30 000 - 35,000 10 - 15 tuntia 6 - 8 jaksoa (1,5 - 2 tuntia) 2 - 3 kuukautta
Rannikkosatama Kohtalainen haihtuminen 35 000 – 50,000 5 – 10 h 6 – 8 jaksoa (1,5 – 2 t) 1 – 2 kk
Suljettu pilssi- ​​tai tippakaukalo 50 000 – 80,000 3 – 5 tuntia 6 – 8 jaksoa (1,5 – 2 tuntia) 3 – 6 viikkoa
Tyhjennys, heikko, haihdutettu suolaliuos 80 000 – 120 0001 – 3 tuntia 6 – 8 jaksoa (1,5 – 2 tuntia) 2 – 4 viikkoa
Suolavesitiiviste, ei valumista{0}}yli 120 000Alle 1 tunti 6-8 sykliä (1,5-2 tuntia) 1-2 viikkoa
Tyypillinen merenkulun jäähdytysjärjestelmä, joka käyttää 8 sulatusjaksoa päivässä 15 minuuttia jaksoa kohden (2 tuntia sulatusta päivässä, 14 tuntia viikossa), ylittää 10–15 tunnin viikoittaisen rajan 1,2 mm 316 vaippalla avomeriolosuhteissa (30 000–35 000 ppm). Kenttäkokemus osoittaa, että käyttöiän tulisi olla 2-3 kuukautta. Kasvavilla suolaliuospitoisuuksilla elinikä mitataan viikkoina.

Suunnittelumuutokset, jotka kestävät yli 3 kuukautta
Kun 1,2 mm:n 316 vaippaa on käytettävä laivojen jäähdytyspalveluissa ja kolmen kuukauden vaihtoa ei voida hyväksyä, neljä suunnittelun säätöä voivat parantaa käyttöikää. Paras ja ensimmäinen on lisätä kierukan vedenpoistoa sulatuksen jälkeen. Tämä eliminoi seisovan suolaveden ja lyhentää vaipan kosketusaikaa syövyttävän elektrolyytin kanssa. Kalteva asennus ja perusteellisesti tyhjennetyt tippa-astiat voivat pidentää käyttöikää 2–3 kertaa. Toinen muutos on vähentää sulatuksen tiheyttä ja kestoa. Tarvesulatus (kun jäätä havaitaan) ajoitetun sulatuksen sijaan voi vähentää sulatustunteja 50-70 %. Seuraava muutos on pinnoittaa vaippa suojapinnoitteella. Sähköttömät nikkeli- tai fluoripolymeeripinnoitteet voivat tarjota esteen 316:n ja suolaveden välillä ja voivat pidentää käyttöikää 3–5-kertaisesti. Pinnoitteiden tulee kuitenkin kestää 200 asteen sulamislämpötilat ilman hajoamista. Neljäs muutos on käyttää enemmän kuoppia{36}}kestävää metalliseosta. Titaani (Grade 2 tai Grade 7) on käytännössä vastustuskykyinen merenkulun jäähdytyspalveluissa, kun kriittinen pistelämpötila on yli 100 astetta jopa 100 000 ppm kloridissa. Titaanivaippa (0,8 mm seinämän paksuus) kestää 10-20 kertaa pidempään kuin 1,2 mm 316 vaippa. Laivojen jäähdytysjärjestelmissä, joissa lämmitin on vaihdettava sulattamalla ja päästämällä käsiksi patteriin, toistuvan vaihdon työkustannukset ovat yleensä suuremmat kuin 316:n ja titaanin välinen kustannusero. Insinöörien, jotka määrittelevät sulatuslämmittimet uusille laivaasennuksille, tulisi oletuksena käyttää titaania kaikissa sovelluksissa, joissa altistuminen suolavedelle on väistämätöntä. Nykyisille 316-lämmittimille tiukka tyhjennys ja lyhennetty sulatusaika ovat edullisimmat keinot pidentää käyttöikää yli kolme kuukautta. Kolmen kuukauden vaihtokynnys ei ole asetettu arvo, vaan ennustettavissa oleva seuraus suolavesipitoisuudesta ja kertyneestä sulatustunnista. Arvioimalla molemmat arvot insinöörit voivat ennustaa vaihtoaikatauluja ja aikatauluttaa huollon, mikä estää odottamattomia sulatushäiriöitä, jotka johtavat kelojen jäätymiseen ja jäähdytyskatkoihin.